[무기화학실험]주석(朱錫)의 산화 반응

소개글

주석의 특성을 이해하고 산화 상태를 비교해 봄으로써 요오드화 주석 (Ⅳ), (Ⅱ) 을 제조해 보는 실험 레포트입니다.
실험은 다음과 같습니다.
Part A : 요오드화주석(Ⅳ)의 준비
Part B : 요오드화주석(Ⅱ)의 준비(실험 및 결과 생략)

본 자료에서는 Part B를 생략하였습니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 자료
9. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 주석의 특성을 이해하고 산화 상태를 비교해 봄으로써 요오드화 주석 (Ⅳ), (Ⅱ) 을 제조해본다
1.2. 주석의 산화상태와 같은 14족 원소의 산화상태를 비교한다.
1.3. 4A족 원소의 산화 상태의 경향성을 이해하고, 주석의 두 가지 산화 상태의 화합물을 합성한다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 이론
4A(14)족 원소에는 탄소(C), 규소(Si), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 납(Pb)이 있다. 탄소는 생명의 기본 물질을 이루며, 유기화학의 중심 원소이다. 규소는 암석 형태로 지각의 구성 성분을 이루고 있으며, 주석과 납은 제조 산업에 폭넓게 사용된다.
일반적으로 전형 원소에서 족의 번호는 그 족의 원소들의 최외각 전자의 수를 나타낸다. 따라서 4A족의 경우는 4개의 원자가전자를 가진다고 예상할 수 있다. 4A족의 최외각 전자 배치는 이고, 전자들은 다음과 같이 오비탈 안에서 배열된다.

이 때, sp³전자들 중의 하나는 에너지를 흡수하여 비어있는 pz 오비탈로 들뜰 수 있다. 결과적으로 다음의 전자 배치가 된다.

네 개의 전자쌍을 공유하는 sp 혼성이 된 결합들이 4A족 원소에 의해 이제 형성될 수 있다. (혼성은 동등하기 때문에) 결합 형성은 에너지의 방출을 발생시킨다. 그렇게 함으로써 s 전자의 들뜸은 결합 에너지의 “회수”에 의해 어느 정도 보충된다. 그러므로 Ⅳ 산화 상태가 될 가능성은 두 양과 관련된다.
1) 전자 들뜸의 용이성 : 무거운 족 원소일수록 핵으로부터 전자 사이의 거리가 멀기 때문에 더 쉽다.
2) 결합 강도 : 가벼운 족 원소일수록 작은 오비탈 크기, 짧은 결합 길이, 그리고 좋은 오비탈 겹침 때문에 더 강하다.
탄소, 규소, 게르마늄의 경우 전자 들뜸의 “비용”은 추가적인 두 결합 형성으로부터의 에너지 “회수”에 의해 더 보상된다. 따라서 이러한 원소들은 Ⅳ 산화 상태로 발견된다.

참고 자료

Inorganic Chemistry 2nd Ed. by Catherine E. Housecroft p.521 Inorganic Chemistry 3rd Ed. by Miessler Donald A. Tarr, Chapter 8